JPH10293393A - Photomask defect analyzer and defect analyzing method - Google Patents
Photomask defect analyzer and defect analyzing methodInfo
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- JPH10293393A JPH10293393A JP10369097A JP10369097A JPH10293393A JP H10293393 A JPH10293393 A JP H10293393A JP 10369097 A JP10369097 A JP 10369097A JP 10369097 A JP10369097 A JP 10369097A JP H10293393 A JPH10293393 A JP H10293393A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程中
のフォトリソグラフィ工程において、ウェハー上の露光
パターンに対するフォトマスク上の欠陥の影響を解析す
るためのフォトマスク欠陥解析装置および欠陥解析方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask defect analyzer and a defect analysis method for analyzing the influence of a defect on a photomask on an exposure pattern on a wafer in a photolithography process in a semiconductor manufacturing process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、フォトマスク上の欠陥解析は、実
際に欠陥をウェハーパターン上に転写することによって
行われていた。欠陥解析の目的は、フォトマスクパター
ンをウェハーに転写する際に、フォトマスク上の欠陥が
ウェハーパターンにどのような影響を及ぼすかについて
評価することである。そしてその結果から、パターンの
良否判定および欠陥の大きさ・形状等の許容範囲の設定
を行うこと、さらにフォトマスク製造プロセスにおける
欠陥生成原因の究明を行うことができる。2. Description of the Related Art Conventionally, a defect analysis on a photomask has been performed by actually transferring a defect onto a wafer pattern. The purpose of defect analysis is to evaluate how a defect on a photomask affects a wafer pattern when a photomask pattern is transferred to a wafer. Based on the result, it is possible to determine the quality of the pattern, set the allowable range of the size and shape of the defect, and further investigate the cause of the defect generation in the photomask manufacturing process.
【０００３】そのための欠陥解析の一般的手順として、
第一の従来方法を次に説明する。図２は、第一の従来方
法の手順を示したフローチャートである。まず、ステッ
プＳＡ１において欠陥部分のあるフォトマスクを準備
し、ステップＳＡ２においてフォトマスク欠陥検査機あ
るいは光学顕微鏡等の光学的観察装置を用いて上記フォ
トマスク内の欠陥部分を検出・観察する。そしてステッ
プＳＡ３においてこの欠陥部分の位置，形状，大きさ等
の情報を記録しておく。次にステップＳＡ４においてこ
のフォトマスクを露光転写装置に取り付け、実際にウェ
ハー上に露光転写する。そしてステップＳＡ５において
所定のリソグラフィ工程を行い、ウェハー上のレジスト
パターンを得る。このレジストパターンには、上記フォ
トマスク上の欠陥も転写されていることが期待される。[0003] As a general procedure of defect analysis for that purpose,
Next, the first conventional method will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the first conventional method. First, in step SA1, a photomask having a defective portion is prepared, and in step SA2, a defective portion in the photomask is detected and observed using a photomask defect inspection machine or an optical observation device such as an optical microscope. In step SA3, information such as the position, shape, and size of the defective portion is recorded. Next, in step SA4, this photomask is mounted on an exposure transfer device, and is actually exposed and transferred onto a wafer. Then, in step SA5, a predetermined lithography process is performed to obtain a resist pattern on the wafer. It is expected that defects on the photomask are also transferred to this resist pattern.
【０００４】次に、ステップＳＡ６において得られたウ
ェハーパターンのフォトマスク欠陥のあった位置に対応
するパターン部分を観察し、ステップＳＡ７においてこ
れと上記フォトマスク欠陥の情報とを比較評価すること
によって、ウェハーパターンに対してフォトマスク欠陥
がどのような影響を与えたかを評価する。ここで説明し
た手順は、特に装置を限定するものでなく、一般的な欠
陥検査装置や光学顕微鏡などを使用すればよい。Next, a pattern portion corresponding to the position where the photomask defect is present in the wafer pattern obtained in step SA6 is observed, and in step SA7 this is compared with the information on the photomask defect to evaluate it. The effect of the photomask defect on the wafer pattern is evaluated. The procedure described here does not particularly limit the apparatus, and a general defect inspection apparatus or an optical microscope may be used.
【０００５】しかしながら、上述した従来のマスク欠陥
解析方法に関する第一の方法を実施するためには次の条
件が必要であった。まず第一に、フォトマスク上に欠陥
が存在していなければならないこと、つまり欠陥のある
フォトマスクを見い出して、しかもその欠陥が転写評価
の目的に沿うような形状・大きさである必要がある。第
二に、露光転写装置を含むウェハー用リソグラフィプロ
セスの設備一式が必要であり、実際に露光転写とリソグ
ラフィプロセスを行う必要がある。第三にフォトマスク
欠陥検査装置およびウェハー欠陥検査装置あるいは同等
の光学的欠陥観察装置が必要である。すなわち、フォト
マスク上の欠陥を、実際にウェハー上に露光転写して評
価しなければならなかった。[0005] However, the following conditions were required to implement the first method relating to the above-mentioned conventional mask defect analysis method. First of all, there must be a defect on the photomask, that is, a defective photomask must be found, and the defect must be shaped and sized to meet the purpose of transfer evaluation. . Second, a complete set of lithography process equipment for wafers including an exposure transfer device is required, and it is necessary to actually perform exposure transfer and the lithography process. Third, a photomask defect inspection device and a wafer defect inspection device or an equivalent optical defect observation device are required. That is, the defect on the photomask had to be evaluated by actually exposing and transferring it on the wafer.
【０００６】そして、前述した手順に従って欠陥の影響
の解析評価を行ったとしても、次に述べる欠陥解析上の
困難があった。それは、フォトマスク欠陥は、その製造
プロセス上で「偶然に」生成されるものであり、本来意
図的にその欠陥の生成を再現できるものではないという
ことである。したがって、フォトマスク欠陥を任意の形
状や大きさに制御することが困難であるため、解析を行
うために必要な欠陥形状や大きさを自由に得られない。
このため、上述した第一の方法では系統的に欠陥の影響
を評価することはできなかった。また、この方法では実
際に露光転写実験を行うので高価な設備を用い、時間を
かけて行わねばならず、コストの点で非常に不利であっ
た。[0006] Even if the analysis and evaluation of the influence of defects are performed in accordance with the above-described procedure, there are difficulties in defect analysis described below. That is, photomask defects are created “accidentally” in the manufacturing process and are not inherently reproducible in their creation. Therefore, it is difficult to control the photomask defect to an arbitrary shape and size, and it is not possible to freely obtain a defect shape and size necessary for analysis.
For this reason, the first method described above cannot systematically evaluate the influence of a defect. Further, in this method, since an exposure transfer experiment is actually performed, expensive equipment must be used and time must be spent, which is very disadvantageous in terms of cost.
【０００７】但し、上述した欠陥形状を問題とした場
合、第二の方法として、任意のフォトマスク欠陥をある
程度疑似的に作り出すことは可能である。すなわち、欠
陥の形状や大きさを模擬したパターンデータを作成し、
このデータを用いてフォトマスクを製造することで、任
意の大きさの擬似的欠陥が存在するフォトマスクを作る
ことができる。そして、これを欠陥評価用マスクとして
露光転写実験に利用することが一般的に行われている。However, when the above-mentioned defect shape is considered as a problem, as a second method, it is possible to simulate an arbitrary photomask defect to some extent. In other words, create pattern data that simulates the shape and size of a defect,
By manufacturing a photomask using this data, a photomask having a pseudo defect of an arbitrary size can be manufactured. Then, this is generally used as a mask for defect evaluation in an exposure transfer experiment.
【０００８】しかし、この第二の方法を用いて意図的に
作り込まれたマスク欠陥は、やはりパターンの一種であ
って、マスクパターンとしての制限を逃れられない。す
なわち、一般的な実際のフォトマスク欠陥は、マスク製
造プロセス中での様々な原因、たとえば異物やコンタミ
ネーション、汚染、クラック、露光むら、洗浄むら等の
不特定な原因から生成されるものである。そのため、欠
陥の形状は例えば図３（イ）〜（ハ）に示したように、
不定形や円形等の曲線部を含むことがほとんどであり、
大きさも肉眼で観察可能なものからサブミクロン以下の
ものまで多様で、欠陥の存在する密度も同様に多様であ
る。However, the mask defect intentionally created by using the second method is still a kind of pattern and cannot escape the limitation as the mask pattern. That is, a general actual photomask defect is generated from various causes in a mask manufacturing process, for example, unspecified causes such as foreign matter, contamination, contamination, cracks, uneven exposure, and uneven cleaning. . Therefore, the shape of the defect is, for example, as shown in FIGS.
Most of them include curved parts such as irregular shapes and circles,
The size also varies from those observable with the naked eye to those below the submicron, and the density at which defects are present also varies.
【０００９】また、パターンとして作り込まれた欠陥
は、ＣＡＤによるパターンデータ設計の制限のために、
例えば図４（イ）〜（ハ）に示したように、形状として
は矩形、あるいは矩形の組み合わせしかできず、図３
（イ）〜（ハ）に示したような実際の欠陥が曲線部を多
く含むのに比べ、本質的に異なっている。また、大きさ
はある程度制御可能であるが、サブミクロン以下の微小
サイズの欠陥は、マスクプロセス上、製造が困難であ
り、意図した形状や大きさに制御することが非常に難し
い。[0009] Further, defects created as patterns are limited due to limitations on pattern data design by CAD.
For example, as shown in FIGS. 4A to 4C, the shape can be only a rectangle or a combination of rectangles.
Actual defects such as those shown in (a) to (c) are essentially different from those having many curved portions. In addition, although the size can be controlled to some extent, it is difficult to manufacture a defect having a minute size of submicron or less due to a mask process, and it is very difficult to control the defect to a desired shape and size.
【００１０】さらに、コンタミネーションに起因する欠
陥の中には、光学濃度が通常のマスタパターンと異なる
ことがあり、半透明のものや、濃度分布が中央と周辺で
異なっているなど光学濃度が不均一なものがありうる。
このような欠陥はもはや、マスクパターンとして意図的
に制御して作り込むことは不可能である。従って、上記
第二の方法では、マスク欠陥の解析はごく限られた形状
の範囲でしかできなかった。またコストの点でも、露光
転写実験を行う必要があるのに加え、欠陥評価用フォト
マスクを製造する必要があるため、更に不利であった。Further, among the defects caused by the contamination, the optical density may be different from that of the ordinary master pattern, and the optical density may be inadequate such as a translucent one or a density distribution different between the center and the periphery. Some may be uniform.
Such a defect can no longer be intentionally controlled and created as a mask pattern. Therefore, in the second method, the analysis of the mask defect can be performed only in a very limited shape range. In addition, in terms of cost, it is necessary to perform an exposure transfer experiment and to manufacture a defect evaluation photomask, which is further disadvantageous.
【００１１】そこで、第三の従来方法として行われてい
るのが、コンピュータシミュレーションによる欠陥解析
である。ここでコンピュータシミュレーションとは、フ
ォトリソグラフィ工程の露光工程をシミュレーションす
る光強度シミュレーションのことを指す。光強度シミュ
レーションは、フォトマスクパターンデータをもとに、
露光転写条件をパラメータとしてウェハー上の露光分布
をシミュレーションするものである。Therefore, a defect analysis by computer simulation is performed as a third conventional method. Here, the computer simulation refers to a light intensity simulation for simulating an exposure process in a photolithography process. Light intensity simulation is based on photomask pattern data.
This is to simulate the exposure distribution on the wafer using the exposure transfer conditions as parameters.
【００１２】第三の方法は以下の手順に従う。図５にこ
の手順を示す。まず、図５のステップＳＢ１において、
マスク欠陥のみを模擬した疑似欠陥パターンデータ（以
下、欠陥データという）を作る。但し、この欠陥データ
は、光強度シミュレーション用データとして作る。その
ために、矩形あるいは矩形の組み合わせからなるパター
ンとして設計しなければならないが、矩形自体の大きさ
（これをインクリメントという）には制限がないので、
コンピュータの計算能力の許す限り微細な矩形で構成す
ることができ、実際の欠陥形状にある程度近似させるこ
とができる。また、この欠陥データは、コンピュータ上
のデータであって実際のフォトマスクを作る必要がない
ため、前述した第二の方法のような製造上の困難もな
い。The third method follows the following procedure. FIG. 5 shows this procedure. First, in step SB1 of FIG.
Pseudo defect pattern data (hereinafter referred to as defect data) simulating only a mask defect is created. However, this defect data is created as light intensity simulation data. For that purpose, it must be designed as a pattern consisting of rectangles or a combination of rectangles, but since the size of the rectangle itself (this is called increment) is not limited,
As long as the computing power of the computer allows, it can be constituted by a fine rectangle, and can approximate the actual defect shape to some extent. Further, since this defect data is data on a computer and does not need to make an actual photomask, there is no difficulty in manufacturing as in the above-described second method.
【００１３】次にステップＳＢ２において、通常のマス
クパターンを模擬したマスクパターンデータを用意し、
これを光強度シミュレーション用にデータ変換する。さ
らにステップＳＢ３において、上記データ変換したマス
クパターンデータを、ステップＳＢ１で作成した欠陥デ
ータと合成する。ここで、マスクパターンデータと欠陥
データは、最初から同じレイヤーで作成してもよく、そ
の場合は合成することが不要となる。また別のレイヤー
で作成した場合には、欠陥とパターンとを別々に何種類
か作成しておき、合成する時に様々な組み合わせをする
ことができる。どちらの方法を採用するかについては適
宜選択すればよい。Next, in step SB2, mask pattern data simulating a normal mask pattern is prepared.
This is converted into data for light intensity simulation. Further, in step SB3, the mask pattern data obtained by the data conversion is combined with the defect data created in step SB1. Here, the mask pattern data and the defect data may be created in the same layer from the beginning, and in that case, it is not necessary to combine them. When the defect and the pattern are formed in different layers, several types of the defect and the pattern are separately prepared, and various combinations can be made at the time of synthesis. Which method is adopted may be appropriately selected.
【００１４】そしてステップＳＢ４において、この合成
したデータに対して所定の露光転写条件をパラメータと
して光強度シミュレーションを行う。次にステップＳＢ
５において、ステップＳＢ４で行った光強度シミュレー
ションにより得られたシミュレーション結果を解析、評
価することにより、欠陥がフォトマスクパターンの露光
転写時に与える影響が評価できる。この方法によれば、
実際にマスク及び欠陥を製造することなく、コンピュー
タ上のみで欠陥解析が可能になるので、非常に迅速かつ
安価なコストで実施できるという利点を有している。In step SB4, light intensity simulation is performed on the combined data using predetermined exposure and transfer conditions as parameters. Next, step SB
In step 5, by analyzing and evaluating the simulation result obtained by the light intensity simulation performed in step SB4, it is possible to evaluate the effect of the defect upon exposure and transfer of the photomask pattern. According to this method,
Since the defect analysis can be performed only on a computer without actually manufacturing a mask and a defect, the defect and the defect can be implemented very quickly and at a low cost.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンピ
ュータシミュレーションを用いたこの第三の従来方法
も、実際の欠陥を解析する点では精度に問題がある。す
なわち、前述のように実際のマスク欠陥の形状は不定形
が多く、かつ光学濃度分布が一定でないこともあるた
め、それらの欠陥を正確に欠陥データとして設計するこ
とが困難であった。欠陥データ及びパターンデータは、
ＣＡＤ（Computer Aided Design）等の設計ツールを用
いて作られるが、通常の設計ツールでは複雑な曲線形状
を持つ欠陥を正確に設計することができない。すなわ
ち、この種の設計ツールは、回路パターン設計用である
ため、直線のみで構成されたパターンがほとんどであっ
て、曲線があったとしても円形等の単純な形のパターン
しか設計することができない。そのため、欠陥形状を模
擬するといっても結局は矩形に近い形状になり、実際の
欠陥とはかなり異なってしまう。However, this third conventional method using computer simulation also has a problem in accuracy in analyzing actual defects. That is, as described above, since the actual shape of the mask defect has many irregular shapes and the optical density distribution may not be constant, it is difficult to accurately design these defects as defect data. Defect data and pattern data are
Although it is made using a design tool such as CAD (Computer Aided Design), it is not possible to accurately design a defect having a complicated curved shape with a normal design tool. That is, since this kind of design tool is for circuit pattern design, most of the patterns are composed only of straight lines, and even if there is a curve, only a simple pattern such as a circle can be designed. . Therefore, even if a defect shape is simulated, the shape eventually becomes a rectangle, which is considerably different from an actual defect.
【００１６】また、データのインクリメントを細かくす
ることで、原理的には不定形でも模擬することは可能で
あるが、手動でそのようなことを行うには大変な負荷が
かかり、さらにそのためにデータ容量が飛躍的に増大し
てしまい、シミュレーション計算において膨大な時間を
費やすことになるという問題があった。従って、実際の
フォトマスク欠陥の解析を精度良く行う目的には不適当
であった。Although it is possible in principle to simulate an irregular shape by making the data increment finer, such a manual operation imposes a heavy load. There is a problem that the capacity is dramatically increased and a huge amount of time is spent in simulation calculations. Therefore, it is not suitable for the purpose of accurately analyzing actual photomask defects.
【００１７】そこで本発明は上記のような問題点を鑑
み、実際のマスク欠陥の形状・大きさ・光学濃度等の情
報を精度良く取り込むことができ、かつ系統的なフォト
マスク欠陥解析を迅速・容易に行うことができるマスク
欠陥解析装置および欠陥解析方法を提供することを目的
とする。Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and can accurately capture information such as the actual shape, size, and optical density of a mask defect, and can quickly and systematically analyze a photomask defect. An object of the present invention is to provide a mask defect analysis device and a defect analysis method that can be easily performed.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、フォトリソグラフィ工程
におけるフォトマスク上の欠陥の影響を解析するための
フォトマスク欠陥解析装置において、前記フォトマスク
上の欠陥の画像情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手
段により抽出された欠陥の画像情報と、予め記憶してい
たフォトマスクパターンデータとに基づいて光強度シミ
ュレーションを行った後、そのシミュレーション結果を
解析する解析手段とを具備することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a photomask defect analyzing apparatus for analyzing the influence of a defect on a photomask in a photolithography step. Extraction means for extracting image information of a defect on a photomask, image information of the defect extracted by the extraction means, and a light intensity simulation performed based on the photomask pattern data stored in advance. Analyzing means for analyzing the simulation result.
【００１９】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載のフォトマスク欠陥解析装置において、前記解析
手段が、前記抽出された欠陥の画像情報により表される
欠陥の形状が所望する形状となるように、前記欠陥の画
像情報を変換する画像変換手段と、複数種類のフォトマ
スクパターンデータを予め記憶した記憶手段と、前記記
憶手段からフォトマスクパターンデータを読み出し、前
記画像変換手段によって抽出された欠陥の画像情報と合
成するデータ合成手段と、前記データ合成手段によって
合成されたデータに基づいて光強度シミュレーションを
行うシミュレーション手段と、前記シミュレーション手
段によるシミュレーションの結果得られたデータの解析
処理を行うデータ解析処理手段とを具備することを特徴
とする。The invention described in claim 2 is the first invention.
3. The photomask defect analysis device according to claim 1, wherein the analysis unit converts the image information of the defect so that the shape of the defect represented by the image information of the extracted defect has a desired shape. A storage unit in which a plurality of types of photomask pattern data are stored in advance; a data combining unit that reads out the photomask pattern data from the storage unit and combines with the image information of the defect extracted by the image conversion unit; It is characterized by comprising simulation means for performing a light intensity simulation based on the data synthesized by the synthesis means, and data analysis processing means for analyzing data obtained as a result of the simulation by the simulation means.
【００２０】これらの装置構成により、フォトマスク欠
陥を観察して得られた欠陥画像情報を取り込み、これを
適宜画像変換して解析目的の欠陥情報とした後、フォト
マスクパターンと合成し、光強度シミュレーションによ
って所望の欠陥解析を行うことを可能にした。With these apparatus configurations, defect image information obtained by observing a photomask defect is taken in, the image is appropriately converted into defect information for analysis, then synthesized with a photomask pattern, and the light intensity is adjusted. A desired defect analysis can be performed by simulation.
【００２１】また、請求項３に記載の発明は、フォトリ
ソグラフィ工程におけるフォトマスク上の欠陥の影響を
解析するためのフォトマスク欠陥解析方法において、フ
ォトマスク上の欠陥を光学的に観察し、欠陥を画像情報
として抽出し、この画像情報あるいはこれに対して所定
の画像変換処理を行った画像情報を任意のフォトマスク
パターンデータと合成し、合成したパターンデータに対
して光強度シミュレーションを行ってその結果を解析す
ることにより、フォトマスク上の欠陥の影響を解析する
ことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a photomask defect analysis method for analyzing the influence of a defect on a photomask in a photolithography step, wherein the defect on the photomask is optically observed, Is extracted as image information, this image information or image information obtained by subjecting the image information to a predetermined image conversion process is combined with arbitrary photomask pattern data, and a light intensity simulation is performed on the combined pattern data. By analyzing the result, the influence of the defect on the photomask is analyzed.
【００２２】上記のフォトマスク欠陥解析方法により、
実際のフォトマスク欠陥の形状、大きさ、光学濃度等の
情報を精度良く取り込むことができ、適宜欠陥画像の画
像変換を行った後マスクパターンと合成して光強度シミ
ュレーションを行うことによって、欠陥形状や大きさ等
に関して様々に変化させた上での系統的な欠陥解析を、
迅速かつ容易にできるようにした。According to the above-described photomask defect analysis method,
Information such as the shape, size, and optical density of the actual photomask defect can be captured with high precision. Systematic defect analysis with various changes in size and size, etc.
Quick and easy to do.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
に係るフォトマスク欠陥解析装置の一実施形態について
詳述する。図１は本実施形態のフォトマスク欠陥解析装
置の構成を示すブロック図である。以下、その各部位の
役割および動作内容を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a photomask defect analyzer according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the photomask defect analysis device of the present embodiment. Hereinafter, the role and operation of each part will be described.
【００２４】まず、欠陥観察ユニット１では、予め用意
された欠陥を有するフォトマスク３に、可視波長域の光
源２からの光が照射され、その透過光が光センサー４に
入射する。この光センサー４は、光学レンズ系及びＣＣ
Ｄ（Charge Coupled Device） 等の光量感知部からな
り、微小な欠陥部分も高倍率で感知可能なものとする。
そして、フォトマスク上の欠陥部分は、光センサー４を
通して透過光の情報として欠陥情報処理部５に入り、こ
こで第一表示部６を通してフォトマスク上の欠陥部分を
観察，確認することができる。First, in the defect observation unit 1, light from a light source 2 in the visible wavelength range is irradiated to a photomask 3 having a defect prepared in advance, and the transmitted light is incident on an optical sensor 4. This optical sensor 4 includes an optical lens system and CC
It is made up of a light quantity sensing unit such as D (Charge Coupled Device) and can detect a minute defect part at a high magnification.
Then, the defective portion on the photomask enters the defect information processing unit 5 as transmitted light information through the optical sensor 4, where the defective portion on the photomask can be observed and confirmed through the first display unit 6.
【００２５】上記欠陥観察部５は、通常、光センサー４
からの情報を表示装置および情報記録装置に画像情報を
受け渡すための情報処理システムからなる。また、ＣＲ
Ｔディスプレーからなる第一表示部６は欠陥観察部５と
接続され、欠陥の外形を観察できるようになっている。
そして、光センサ４の倍率を調整して第一表示部６の画
面内に欠陥部分のみの画像を表示させることで、欠陥部
分の画像情報、すなわち、欠陥部分の画像の光量分布
（多数の画素からなるいわゆるビットマップデータ）が
抽出される。また、抽出された欠陥画像情報とその観察
倍率情報とを、フォトマスク３の欠陥情報、すなわち、
欠陥の形状と大きさの情報として出力する。The above-mentioned defect observation unit 5 is usually provided with an optical sensor 4
And an information processing system for transferring image information to a display device and an information recording device. Also, CR
The first display section 6 made of a T display is connected to the defect observation section 5 so that the external shape of the defect can be observed.
Then, by adjusting the magnification of the optical sensor 4 and displaying an image of only the defective portion on the screen of the first display unit 6, the image information of the defective portion, that is, the light amount distribution of the image of the defective portion (a large number of pixels) (So-called bitmap data). Further, the extracted defect image information and its observation magnification information are used as defect information of the photomask 3, that is,
It is output as information on the shape and size of the defect.
【００２６】欠陥観察部５からの欠陥情報は観察画像情
報記録部７に渡される。観察画像情報記録部７では、欠
陥観察部５で観察されたフォトマスク欠陥の画像情報と
その観察倍率情報とが記録保存され、これを通じて欠陥
情報が観察画像情報出力部８を経て欠陥解析ユニット９
へ渡される。なお、観察画像情報記録部７および観察画
像情報出力部８は、第一表示部６と接続されており、こ
れにより、記録する欠陥情報、および、欠陥解析ユニッ
ト９へ出力される欠陥情報をオペレータがモニタするこ
とができる。The defect information from the defect observation section 5 is passed to the observation image information recording section 7. The observation image information recording unit 7 records and stores the image information of the photomask defect observed by the defect observation unit 5 and the observation magnification information, and through this, the defect information is transmitted to the defect analysis unit 9 via the observation image information output unit 8.
Passed to The observation image information recording unit 7 and the observation image information output unit 8 are connected to the first display unit 6, so that the defect information to be recorded and the defect information output to the defect analysis unit 9 can be read by the operator. Can be monitored.
【００２７】このように、欠陥観察ユニット１は、フォ
トマスク欠陥の光学観察機構を含み、フォトマスクから
欠陥部分の画像情報を抽出し、その画像情報と観察倍率
情報とを記録・出力する役割を持つ処理系となってい
る。As described above, the defect observation unit 1 includes the optical observation mechanism of the photomask defect, extracts the image information of the defective portion from the photomask, and plays a role of recording and outputting the image information and the observation magnification information. It has a processing system.
【００２８】次に、欠陥観察ユニット１から出力された
フォトマスク３の欠陥情報は、欠陥解析ユニット９の画
像取込部１０に取り込まれる。この欠陥解析ユニット９
は、情報処理システムとして構成されており、ハードウ
ェアとしては、コンピュータ本体とデータ記録・保管装
置、表示装置、印刷出力装置等を持つ一般的なコンピュ
ータシステムからなる。また、欠陥解析ユニット９にお
いて用いられるソフトウェアとしては、フォトマスクの
欠陥情報およびフォトマスクパターン情報の処理や、光
強度シミュレーション、および、データ解析等を行うた
めのソフトウェアからなる。Next, the defect information of the photomask 3 output from the defect observation unit 1 is taken into the image taking unit 10 of the defect analysis unit 9. This defect analysis unit 9
Is configured as an information processing system, and includes, as hardware, a general computer system having a computer main body, a data recording and storage device, a display device, a printout device, and the like. The software used in the defect analysis unit 9 includes software for processing defect information of the photomask and photomask pattern information, light intensity simulation, data analysis, and the like.
【００２９】画像取り込み部１０に取り込まれた欠陥情
報は、画像変換部１１に渡され、そこで解析目的に対応
した所定の画像処理アルゴリズムによるデータ変換が行
われる。例えば、図４（ハ）に示したような欠陥部分の
画像に対し、欠陥の長径方向（図中、Ｙ軸方向）を長く
した欠陥を解析したいといった場合、コンピュータ上で
その欠陥部分の画像情報（ビットマップデータ）をもと
に画像変換処理を行うことによりごく簡単に実現でき
る。すなわち、欠陥部分の大きさや形状が段階的に変化
するように、その欠陥部分のビットマップデータを変換
し、それをシミュレーションすることで、欠陥の形状や
大きさに対する系統的な欠陥解析を行うことが可能とな
る。このような画像処理のアルゴリズムは、既にコンピ
ュータ画像工学の分野で一般的に認知されたアルゴリズ
ムを用いればよい。The defect information captured by the image capturing unit 10 is passed to the image converting unit 11, where data conversion is performed by a predetermined image processing algorithm corresponding to the analysis purpose. For example, when it is desired to analyze a defect in which the major axis direction (Y-axis direction in the figure) of the defect is extended with respect to the image of the defect portion as shown in FIG. This can be realized very easily by performing image conversion processing based on (bitmap data). In other words, systematic defect analysis for the shape and size of a defect is performed by converting the bitmap data of the defect so that the size and shape of the defect gradually change, and simulating it. Becomes possible. Such an image processing algorithm may be an algorithm generally recognized in the field of computer image engineering.
【００３０】次に、パターンデータ合成部１２にデータ
変換された欠陥画像情報が渡され、ここでフォトマスク
パターンデータと、フォトマスク欠陥データとが合成さ
れる。これは、フォトマスクパターンと欠陥との組み合
わせによって解析結果が異なるためである。すなわち、
欠陥の影響はパターンデザインや、パターンと欠陥との
位置関係によっても異なるため、最終的にはこれらを合
成したパターンで解析する必要があるからである。Next, the converted defect image information is passed to the pattern data synthesizing section 12, where the photomask pattern data and the photomask defect data are synthesized. This is because the analysis result differs depending on the combination of the photomask pattern and the defect. That is,
This is because the influence of a defect also differs depending on the pattern design and the positional relationship between the pattern and the defect, and it is necessary to finally analyze the combined pattern.
【００３１】例えばパターン密度が密な場合には、欠陥
がパターンに密着するかあるいは近接する場合がある。
この場合、露光転写によってパターンは欠陥による光近
接効果を受け、パターン自身の変形を生じることがあ
る。このような場合は欠陥とパターンの相対的な位置関
係を解析のパラメータとして考慮しなければならない。For example, when the pattern density is high, the defect may be in close contact with or close to the pattern.
In this case, the pattern is subjected to the optical proximity effect due to the defect due to the exposure transfer, and the pattern itself may be deformed. In such a case, the relative positional relationship between the defect and the pattern must be considered as an analysis parameter.
【００３２】また、上述したフォトマスクパターンデー
タは、パターン情報データベース部１３から適宜選択し
て取り出される。これにより、実際のフォトマスクがな
くても自由にパターンを選択し、取り出して欠陥データ
と合成することができ、前記の欠陥データの変換と同様
に、大きさや形状あるいはパターンテザインを自由に組
み合わせることができるため、フォトマスクパターンの
上でも系統的な解析が可能となる。このパターン情報デ
ータベースは、実際のフォトマスクパターンを原情報と
して蓄積されたデータベースであって、パターン種類や
パターン寸法等をパラメータとして解析目的に応じた最
適なパターンを適宜選択し、抽出できる構成となってい
る。The above-mentioned photomask pattern data is appropriately selected and taken out from the pattern information database unit 13. As a result, a pattern can be freely selected, taken out, and combined with defect data without an actual photomask, and the size, shape, or pattern design can be freely combined in the same manner as the above-described conversion of the defect data. Therefore, a systematic analysis can be performed even on a photomask pattern. This pattern information database is a database in which actual photomask patterns are stored as original information, and has a configuration in which an optimal pattern corresponding to an analysis purpose can be appropriately selected and extracted using a pattern type, a pattern dimension, and the like as parameters. ing.
【００３３】次に光強度シミュレーション部１４におい
て、前述した合成データを取り込み、光強度シミュレー
ションを実行する。この際、欠陥解析の目的に応じて適
宜露光波長や開口数、可干渉度、焦点誤差などの露光条
件パラメータを入力することができる。そして、これら
のパラメータの値を変更しながら繰り返しシミュレーシ
ョンを行うことにより、露光条件に対する欠陥の影響の
変化を解析することが可能となる。Next, the light intensity simulation section 14 fetches the above-mentioned combined data and executes a light intensity simulation. At this time, exposure condition parameters such as an exposure wavelength, a numerical aperture, a coherence degree, and a focus error can be appropriately input according to the purpose of the defect analysis. By repeating the simulation while changing the values of these parameters, it is possible to analyze the change in the influence of the defect on the exposure condition.
【００３４】さらに、このシミュレーション結果の情報
をデータ解析部１５に送り出し、総合的に解析すること
ができる。例えば前記画像変換部でフォトマスク欠陥の
形状あるいは大きさ等を少しずつ変化させ、さらにそれ
ぞれについて光強度シミュレーション部で露光条件を変
化させてシミュレーションを行うことができる。そし
て、それらの結果を統合的に処理することで欠陥形状と
露光条件との関係を求めるような解析ができる。もちろ
ん、よりパラメータの数を増やした複雑な解析も同様の
手順により可能である。Further, the information of the simulation result is sent to the data analysis unit 15 so that it can be analyzed comprehensively. For example, a simulation can be performed by changing the shape or size of the photomask defect little by little in the image conversion unit and further changing the exposure condition in each of the light intensity simulation units. Then, by analyzing these results in an integrated manner, it is possible to perform an analysis for obtaining the relationship between the defect shape and the exposure condition. Of course, a complicated analysis in which the number of parameters is further increased can be performed by a similar procedure.
【００３５】次に、データ出力部１６においてデータ解
析の結果を処理する。解析結果をグラフィック表示した
り、外部記憶装置にデータを出力したり、データを印刷
したりするような処理を行う。また、部分的なデータを
取り出してＸ，Ｙ平面に露光強度軸を加えた３次元のイ
メージで視覚化し、これを基に３次元等高線グラフや、
指定した断面の分布による波形解析または微分解析等の
データ解析手法を用いて、欠陥のピークの大きさやその
座標位置の計測、パターンとの比較、または、回折現象
による光近接効果の計測等を行い、マスクパターンの露
光時における欠陥による影響を解析する。なお、上記欠
陥解析ユニット９の各々の処理操作は、ＣＲＴディスプ
レー装置からなる第二表示部１７で表示され、種々のオ
ペレーションを行える。Next, the data output unit 16 processes the result of the data analysis. Processing such as graphically displaying the analysis result, outputting data to an external storage device, and printing data is performed. Also, partial data is extracted and visualized with a three-dimensional image obtained by adding an exposure intensity axis to the X and Y planes, and based on this, a three-dimensional contour graph,
Using data analysis techniques such as waveform analysis or differential analysis based on the distribution of the specified cross section, measure the size of the defect peak and its coordinate position, compare with the pattern, or measure the optical proximity effect due to the diffraction phenomenon. Then, the influence of a defect at the time of exposing the mask pattern is analyzed. Each processing operation of the defect analysis unit 9 is displayed on the second display unit 17 composed of a CRT display device, and various operations can be performed.
【００３６】以上の装置構成により、欠陥観察ユニット
においてフォトマスク欠陥の観察画像情報が得られ、さ
らに欠陥解析ユニットにおいて、画像変換処理およびフ
ォトマスクパターンデータとの合成を行うことができ、
これによって、実際の欠陥情報をもとにして、フォトマ
スクパターンを限定せず自由度に富んだパターンで光強
度シミュレーションによる欠陥解析が可能となる。With the above-described apparatus configuration, observation image information of a photomask defect can be obtained in the defect observation unit, and image conversion processing and synthesis with the photomask pattern data can be performed in the defect analysis unit.
As a result, based on the actual defect information, it is possible to perform a defect analysis by light intensity simulation using a pattern with a high degree of freedom without limiting the photomask pattern.
【００３７】[0037]
【発明の効果】以上の説明のように、この発明によれ
ば、半導体ウェハーのフォトリソグラフィ工程において
フォトマスク欠陥がウェハーパターンに与える影響を解
析するために、実際のフォトマスク欠陥の画像情報を取
り込んで光強度シミュレーションを行うことで、従来は
精度良く解析することが困難であった不定形の欠陥や、
光学濃度の不均一な欠陥に対しても高精度な解析・評価
を行うことができる。そして実際にウェハーでの露光転
写実験を行う必要がなく、迅速・容易かつ極めて安価に
解析・評価ができる。As described above, according to the present invention, in order to analyze the effect of a photomask defect on a wafer pattern in a photolithography process of a semiconductor wafer, image information of an actual photomask defect is captured. By performing light intensity simulations, irregular shaped defects, which were difficult to analyze with high accuracy in the past,
High-precision analysis and evaluation can be performed even for defects with nonuniform optical density. Then, there is no need to actually perform an exposure transfer experiment on a wafer, and analysis and evaluation can be performed quickly, easily, and extremely inexpensively.
【００３８】また、欠陥の画像情報を画像処理により適
宜変換することにより、欠陥の形状や大きさ、濃度等を
変化させ、系統的かつ定性的な解析を行うことも可能と
なる。さらに別に準備された任意のフォトマスクパター
ンデータと欠陥画像データとを合成することにより、任
意のパターンに対して欠陥が与える影響を迅速かつ容易
に解析評価することができる。Further, by appropriately converting the image information of the defect by image processing, the shape, size, density, etc. of the defect can be changed, and a systematic and qualitative analysis can be performed. Further, by combining arbitrary photomask pattern data and defect image data prepared separately, it is possible to quickly and easily analyze and evaluate the influence of a defect on an arbitrary pattern.
【図１】 本発明のフォトマスク欠陥解析装置の一構成
を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one configuration of a photomask defect analysis device of the present invention.
【図２】 従来のフォトマスク欠陥解析の第一の方法を
示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a first method of analyzing a conventional photomask defect.
【図３】 実際のフォトマスク欠陥の形状の例を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the shape of an actual photomask defect.
【図４】 設計ツールを用いて作成した擬似的フォトマ
スク欠陥の形状の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a shape of a pseudo photomask defect created using a design tool.
【図５】 従来のフォトマスク欠陥解析の第三の方法を
示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a third method of analyzing a conventional photomask defect.
１ 欠陥観察ユニット ２ 光源 ３ フォトマスク ４ 光セ
ンサー ５ 欠陥観察部 ６ 第一
表示部 ７ 観察画像情報記録部 ８ 観察
画像情報出力部 ９ 欠陥解析ユニット １０ 画像
取込部 １１ 画像変換部 １２ パ
ターンデータ合成部 １３ パターン情報データベース部 １４ 光
強度シミュレーション部 １５ データ解析部 １６ デ
ータ出力部REFERENCE SIGNS LIST 1 defect observation unit 2 light source 3 photomask 4 optical sensor 5 defect observation unit 6 first display unit 7 observation image information recording unit 8 observation image information output unit 9 defect analysis unit 10 image capture unit 11 image conversion unit 12 pattern data synthesis Unit 13 Pattern information database unit 14 Light intensity simulation unit 15 Data analysis unit 16 Data output unit
Claims (3)
マスク上の欠陥の影響を解析するためのフォトマスク欠
陥解析装置において、 前記フォトマスク上の欠陥の画像情報を抽出する抽出手
段と、 前記抽出手段により抽出された欠陥の画像情報と、予め
記憶していたフォトマスクパターンデータとに基づいて
光強度シミュレーションを行った後、そのシミュレーシ
ョン結果を解析する解析手段とを具備することを特徴と
するフォトマスク欠陥解析装置。1. A photomask defect analyzer for analyzing the influence of a defect on a photomask in a photolithography process, comprising: an extraction unit for extracting image information of a defect on the photomask; A light intensity simulation based on the image information of the defect and the photomask pattern data stored in advance, and an analysis means for analyzing the simulation result. .
状が所望する形状となるように、前記欠陥の画像情報を
変換する画像変換手段と、 複数種類のフォトマスクパターンデータを予め記憶した
記憶手段と、 前記記憶手段からフォトマスクパターンデータを読み出
し、前記画像変換手段によって抽出された欠陥の画像情
報と合成するデータ合成手段と、 前記データ合成手段によって合成されたデータに基づい
て光強度シミュレーションを行うシミュレーション手段
と、 前記シミュレーション手段によるシミュレーションの結
果得られたデータの解析処理を行うデータ解析処理手段
とを具備することを特徴とする請求項１に記載のフォト
マスク欠陥解析装置。2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the analyzing unit converts the image information of the defect so that the shape of the defect represented by the image information of the extracted defect has a desired shape. Storage means for storing photomask pattern data in advance; data synthesizing means for reading out the photomask pattern data from the storage means and synthesizing with the image information of the defect extracted by the image conversion means; 2. The photo-processing apparatus according to claim 1, further comprising: a simulation unit configured to perform a light intensity simulation based on the obtained data; and a data analysis processing unit configured to perform an analysis process on data obtained as a result of the simulation performed by the simulation unit. Mask defect analyzer.
マスク上の欠陥の影響を解析するためのフォトマスク欠
陥解析方法において、 フォトマスク上の欠陥を光学的に観察し、欠陥を画像情
報として抽出し、この画像情報あるいはこれに対して所
定の画像変換処理を行った画像情報を任意のフォトマス
クパターンデータと合成し、合成したパターンデータに
対して光強度シミュレーションを行ってその結果を解析
することにより、フォトマスク上の欠陥の影響を解析す
ることを特徴とするフォトマスク欠陥解析方法。3. A photomask defect analysis method for analyzing the influence of a defect on a photomask in a photolithography step, wherein the defect on the photomask is optically observed, and the defect is extracted as image information. By combining information or image information obtained by subjecting the information to predetermined image conversion processing with arbitrary photomask pattern data, performing a light intensity simulation on the combined pattern data and analyzing the result, the photomask is analyzed. A photomask defect analysis method characterized by analyzing the influence of an upper defect.
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- 1997-04-21 JP JP10369097A patent/JP3750270B2/en not_active Expired - Fee Related
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